现代基础化学 第三章 固体结构和固体的性能.ppt

3.4.2 金属晶体的紧密堆积结构 3. 体心立方紧密堆积(bcc) 体心立方紧密堆积动画 配位数：8 空间利用率:68% 3.5 混合型晶体 晶格结点间存在两种或两种以上作用力类型的晶体称为混合型晶体。 2s 2p C原子 激发 2s 2p 杂化 sp2杂化轨道 2pz 例如：石墨的结构： 同一平面上的C原子用未杂化的2pz轨道形成一个大? 键；相邻C原子平面之间通过分子间力连接。 3.5 混合型晶体 石墨晶体结构示意图 石墨晶体结构示意动画 六方氮化硼晶体结构示意动画 3.5 混合型晶体 六方BN 结构示意图 3.6 晶体缺陷和非化学计量化合物 一. 点缺陷 1. 肖特基缺陷：晶格结点上的某些原子或离子产生空位，离子空位是正、负离子按计量比同时空位。 肖特基缺陷动画 弗伦克尔缺陷动画 3.6.1 点缺陷 2. 弗伦克尔缺陷：晶格结点上的某些原子或离子发生位移，从而留下空位。 杂质取代点缺陷动画 3.6.1 点缺陷 3. 杂质缺陷：杂质原子进入晶体后引起的缺陷。分为间隙式(杂质原子半径小)和取代式(电负性接近，杂质原子半径相差不大)。 线缺陷示意图 3.6.2 线缺陷 第三章 固体结构和固体的性能 3.2 离子晶体 3.1 晶体的结构和类型 3.3 原子晶体和分子晶体 3.4 金属晶体 3.5 混合型晶体 3.6 晶体缺陷和非化学计量化合物 3.7 非晶体的结构 3.8 固体的结构与性能 固体：分为晶体和非晶体两大类。 3.1 晶体的结构和类型 晶体的特征： 1. 有整齐规则的几何外形。 2. 具有各向异性。 3. 有一定的熔点。 晶格与晶胞： 晶胞 晶格与晶胞的示意动画 3.1 晶体的结构和类型 根据晶胞的特征，可以划分成七个晶系： 重铬酸钾 ? ? ? ? ? a ? b ? c 三斜晶系 单斜硫 ?=? = 90o, ?90o a ? b ? c 单斜晶系 斜方硫 ?=? =?=90o a ? b ? c 正交晶系 方解石 ?=? =? ?90o,(120o) a = b = c 菱形晶系 石墨 ?=? = 90o, ?=120o a = b ? c 六方晶系 白锡 ?=? =?=90o a = b ? c 四方晶系 岩盐(NaCl) ?=? =?=90o a = b = c 立方晶系 实例 角度 边长 晶系 表3.1 七个晶系的性质 3.1 晶体的结构和类型 14种布拉维晶格的结构示意图(1) 简单立方 体心立方 面心立方 简单四方 体心四方 简单六方 简单三斜 3.1 晶体的结构和类型 14种布拉维晶格的结构示意图(2) 底心单斜 简单单斜 简单菱形 简单正交 底心正交 体心正交 面心正交 3.1 晶体的结构和类型 布拉格父子是唯一一对子承父业，父子俩合作研究同一项目，又共同获得诺贝尔奖的英国科学家。 由于布拉格父子用X射线分析晶体结构的成功，他们共享了1915年的诺贝尔物理学奖。 3.1.2 晶体的类型 很软 软 很硬 硬 硬度 HCl 低 分子间力,氢键 极性 分子 NaCl 高 离子键 正、负离子 离子 晶体 Ag, Cu CO2 SiO2 实例 很低 很高 熔、沸点 金属键 分子间力 共价键 粒子间的作用力 原子、正离子(间隙处有自由电子) 非极性分子 原子 结点上的粒子 金属晶体 分子晶体 原子 晶体 晶体类型 表3.2 四类晶体的内部结构及性质特征 3.2 离子晶体 一. 离子键的形成 活泼的金属原子 电负性小 活泼的非金属原子 电负性大 金属正离子 非金属负离子 离子键 失去电子 形成条件：两元素原子的电负性差值 例如：典型的金属元素（S区金属）与典型的非金属（卤素、O、S）化合。 3.2.2 几种典型的离子晶体 以AB 型离子晶体为例,常见的有三类典型的离子晶体： 1）CsCl 型 晶格：简单立方 配位比：8∶8 CsCl晶格动画 类似晶体结构的还有CsBr,CsI等。 3.2.2 几种典型的离子晶体 2）NaCl 型 晶格：面心立方 配位比：6∶6 NaCl晶格动画 类似结构的还有NaF, AgBr, BaO等。 3.2.2 几种典型的离子晶体 3）ZnS 型 晶格：面心立方 配位比：4∶4 ZnS晶格动画 类似结构的还有AgI, ZnO等。 3.2.3 离子半径和配位比 1. 离子半径 假设晶体中正、负离子是相互接触的圆球，测得正、负原子核间距 ，然后相对于氟负离子或氧负离子的半径为起点求得其他离子的半径。 如：实验测得NaF的d =231pm 已知： 离子半径的变化规律 1）同一周